探析鉆井工程中機械鉆速影響因素及應對措施

藍南慶

摘要：在油田開發過程中，鉆井工程是最關鍵的環節和最主要的手段，它具有高風險、高投資、資金密集等特點，并且鉆井速度的快慢直接影響著油田開發的經濟效益。因此，為了保證獲得較好的投資回報率，在鉆井過程中，需要對影響機械鉆速的因素進行有效的控制，從而有效減少鉆井作業時間，降低成本，提高機械鉆速。基于此，本文主要分析了影響機械鉆速的因素，并提出了有效的應對措施。

關鍵詞：鉆井工程;機械鉆速;影響因素;應對措施

鉆井工程是油氣勘探開發過程中最關鍵的環節之一，鉆井速度的快慢對油氣勘探開發效益具有十分重要的影響，機械鉆速主要受鉆井裝備、地層構造、鉆井液、鉆壓等因素的影響，因此，油氣田企業為了獲得較好的經濟利益，減少在鉆井過程中出現問題， 必須對影響機械鉆速的因素進行分析，并對影響鉆井鉆速的因素進行有效的控制。筆者結合自身工作經驗，對影響機械鉆速的因素進行了分析，并提出了有效的應對措施，以期能夠為同行業工作者提供一定的參考和借鑒作用。

1鉆井工程中機械鉆速的影響因素分析

1.1地層對機械鉆速的影響

地層對機械鉆速的影響主要表現為地層壓實程度對鉆速的影響。隨著地層埋深的增加，地層巖石受壓實程度增加，地層成巖性好，機械鉆速則呈急劇降低

的變化趨勢。地層壓實程度還與地層古地質時代的埋深有關，例如在某些地區，地層古時代經歷過深埋，后期由于構造運動，地層抬升，遭受剝蝕，地層變淺，這時雖然深度不大，但地層壓實程度高，地層可鉆性變差。另外，不同環境下沉積的地層，其可鉆性差異也非常大。在礫巖地層使用牙輪鉆頭時，由于地層的不均質性及礫石的難以破碎性，使機械鉆速遠低于砂泥巖地層。同時，對于牙輪鉆頭而言，在同樣埋深情況下，砂巖地層的機械鉆速高于泥巖地層，地層的含鈣質膠結對地層可鉆性也產生不利影響。

1.2鉆井裝備對機械鉆速的影響

在鉆井過程中，鉆井裝備是影響機械鉆速的關鍵因素。近年來，隨著鉆井裝備和鉆井技術的不斷進步，套管鉆井裝備在鉆井工程中的廣泛應用，大量減少了下套管和起下鉆的時間，近一步提高了鉆井速度。連續油管鉆井的應用也大幅度減少了起下鉆的時間，并能夠在完井時切下油管作為完井的油管，從而大大加快了完井和鉆井的速度。鉆井裝備中大功率絞車與電驅動鉆機的應用也提高了機械鉆速。頂部驅動系統對于提高鉆井速度也有非常重要的作用。使用頂部驅動系統首先可以提高純鉆進時效，減少起下鉆等作業時效，另外頂部驅動系統對于減少阻卡等復雜事故也具有非常重要的作用，在復雜井鉆井中能大幅度減少復雜與事故時間。因此，機械鉆速的提高離不開鉆井裝備及鉆井技術的更新和進步，在油氣勘探開發過程中要大力發展高科技的鉆井裝備，進一步提高機械鉆速。

1.3鉆井液對機械鉆速的影響

鉆井液對機械鉆速的影響主要有鉆井液密度、流變性、固相含量、潤滑性、失水量等因素。如果鉆井液中的固相含量越高，機械鉆速就會越低;鉆井液的粘度越高，機械鉆速就越低。鉆井液密度與固相含量有著密切的聯系，同時也和分散的鉆屑或者低密度的劣質土等有害固相含量有關，如果不能及時排除這些有害成份，就會對機械鉆速產生不利的影響。鉆井液的密度直接影響著機械鉆速，它與機械鉆速成反比，機械鉆速越大、當量循環密度越小時，降低鉆井液密度能夠有效減小當量循環的密度，其次可以減小黏度。

1.4鉆井參數對機械鉆速的影響

鉆井參數對機械鉆速有著直接或間接的影響。在鉆井過程中，工作人員應該根據地層中巖石的性質選擇鉆頭類型，在進行鉆進的過程中合理控制鉆井扭矩、鉆壓以及轉速。鉆壓、排量、轉速并不是越大越好，例如鉆壓過大，容易加快鉆頭磨損速度;排量過大，將會造成井壁脫落，容易引發井下復雜事故。所以，在鉆井的過程中，合理的使用鉆壓、轉速、排量和泵壓等參數，才能有效提高機械鉆速。

2提高鉆井工程中機械鉆速的有效措施

2.1優化鉆井參數

強化鉆井參數包括強化鉆頭轉速與提高鉆頭鉆壓。但對于 PDC 鉆頭，由于鉆壓與鉆頭壽命和扭矩有關，難以強化，因此，在這種情況下，強化轉速是最有效的途徑。對于牙輪鉆頭而言，除強化轉速外，強化鉆壓對于提高鉆井速度更為重要。強化鉆壓需要相應的鉆具組合，對于易斜地區而言，鉆壓往往與井斜密切相關，如果不能解決防斜技術，那么強化鉆壓將無從談起，甚至對于 PDC 鉆頭其鉆壓也難以按需要施加。在某種程度上，對于易斜地區而言，防斜技術是決定其鉆井速度能否提高的關鍵。

2.2優化鉆井液性能

鉆井液性能對機械鉆速的影響主要表現在以下兩個方面：首先，優質的鉆井液能保證鉆井的順利進行，由于正壓差的作用，從而造成鉆屑不易從井底帶出，導致鉆頭重復切削鉆屑。鉆井液可快速地滲透到井底的巖石微裂縫中，有助于降低壓持作用，使井底的鉆屑能夠及時的排出;而一旦鉆井液性能出現問題，將會發生阻卡、漏失和溢流等復雜事故;其次，鉆井液性能對機械鉆速也有著非常重要的影響。研究表明，鉆井液中固相含量越高，機械鉆速越低;粘度越高，機械

鉆速越低。固相含量與鉆井液密度密切相關，但也與有害固相含量有關，有害固相通常是低密度的劣質土或分散的鉆屑，這些成份如果不能及時除去，則可對鉆井速度產生非常不利的影響。

2.3優化鉆具組合

在鉆井過程中，合理的鉆具組合可以大大提高鉆井機械鉆速，節省人力和財力，提高工作效率。例如，在深井超深井中結合螺桿+PDC的雙驅鉆具組合，增加機械鉆速及防斜打直效果;在超硬地層中使用渦輪+孕鑲PDC鉆頭組合，可以顯著提高機械鉆速，在水平井斜井鉆井中可以將彎接頭帶上動力鉆具，結合成為造斜鉆具，讓彎接頭下部鉆具產生一個彈性力矩，促使在鉆井的過程中達到定向造斜或者扭方位的目的。

3結束語

綜上所述，機械鉆速在鉆井工程中起著非常重要的作用，影響著整個鉆井工程的進度。機械鉆速主要受地層、鉆井裝備、鉆井液和鉆井參數等因素的影響，因此，在鉆井過程中，需要采取優化鉆井參數、優化鉆井液性能和優化鉆具組合等措施，有效的提高機械鉆速，減少鉆井成本，提高企業的經濟效益。

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